氣象學(xué)最后精品課件

1、氣象學(xué)最后第1頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五章 節(jié)教 學(xué) 內(nèi) 容一引 論 二大氣的熱能和溫度三大氣中的水分四大氣的運(yùn)動(dòng)五氣候的形成六氣候帶和氣候型本學(xué)科的研究對(duì)象主要包括三個(gè), 即:氣象學(xué)、天氣學(xué)和氣候?qū)W第2頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五（一）大氣圈概述（二）水圈、陸地、冰雪圈和生物圈概述一、氣象學(xué)、氣候?qū)W研究對(duì)象、任務(wù)和簡(jiǎn)史二、氣候系統(tǒng)概述（一）氣象學(xué)與氣候?qū)W的研究對(duì)象和任務(wù)（二）氣象學(xué)與氣候?qū)W發(fā)展簡(jiǎn)史三、有關(guān)大氣的物理性狀（一）主要?dú)庀笠兀ǘ┛諝鉅顟B(tài)方程第一章引論第3頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五b. 氣象學(xué)

2、的研究對(duì)象 地球上的大氣 其中主要內(nèi)容有（P1）氣 能 本 用（大）氣 大氣一般的組成、范圍、結(jié)構(gòu)及各種 要素等 能（量） 大氣現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展及能量來(lái)源 本（質(zhì)） 探求大氣現(xiàn)象的本質(zhì)及其變化規(guī)律；（應(yīng)）用 將大氣現(xiàn)象中的規(guī)律應(yīng)用于實(shí)踐氣象學(xué)（Meteorology）第4頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五氣象學(xué)與氣候?qū)W的發(fā)展簡(jiǎn)史1.萌芽時(shí)期2. 發(fā)展初期3. 發(fā)展時(shí)期第5頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五大氣的垂直分層散逸層(外層) 暖層 中間層 平流層 對(duì)流層 2 大氣的結(jié)構(gòu)第6頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五第7頁(yè)，共19

3、2頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五對(duì)流層 對(duì)流層特點(diǎn) 對(duì)流層是大氣的最下層，它的下界為地面，集中3/4大氣，90%水汽，日常所見(jiàn)的大氣現(xiàn)象均發(fā)生在此層，也是對(duì)人類(lèi)生活、產(chǎn)生最有影響的層次。 氣溫隨著高度而降低。平均065空氣具有強(qiáng)烈的對(duì)流、亂流運(yùn)動(dòng)氣象要素水平分布不均勻：第8頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五溫度隨高度升高而增加沒(méi)有強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng) 水汽、塵埃含量很少平流層（對(duì)流層頂?shù)?5km）第9頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五太陽(yáng)輻射（一）什么是輻射一、輻射的基本知識(shí)二、太陽(yáng)輻射（二）物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射（三）輻射差額（四）輻

4、射的基本定律（一）太陽(yáng)輻射光譜和太陽(yáng)常數(shù)（二）太陽(yáng)輻射在大氣中的衰減1、大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收2、大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射 3、大氣的云層和塵埃對(duì)太陽(yáng)輻射的反射（三）到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射1、直接輻射 2、散射輻射 3、總輻射（四）地面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射第10頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五第一節(jié) 太陽(yáng)輻射（一）輻射與 輻射能2、輻射能：通過(guò)輻射傳播的能量，稱為輻射能，也簡(jiǎn)稱為輻射。太陽(yáng)輻射就是以光速?gòu)奶?yáng)向四周發(fā)射的。1、輻射：自然界中的一切物體都以電磁波的方式向四周放射能量，這種傳播能量的方式稱為輻射。特點(diǎn)：輻射透過(guò)空間并不需要媒介物質(zhì)，真空中也可以進(jìn)行能量的傳輸?shù)?1頁(yè)，共1

5、92頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五如果某物體能把投射其上的所有波長(zhǎng)的輻射全部吸收，即其吸收率為1(a=0,t=0)，這種物體稱為絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體第12頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五（四）輻射的基本定律1、基爾霍夫定律2、斯蒂芬波爾茲曼定律3、維恩定律第13頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五輻射的基本定律 基爾荷夫(kirchoff)定律(選擇吸收定律) 定律 在一定溫度下，任何物體對(duì)于某一波長(zhǎng)的放射能力(e,T) 與物體對(duì)該波長(zhǎng)的吸收率(k,T)的比值，只是溫度和波長(zhǎng)的函數(shù)，而與物體的其它性質(zhì)無(wú)關(guān)。E,T只是波長(zhǎng)和溫度的函數(shù)。eK

6、 E(，T)第14頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 斯蒂芬波爾茲曼(Stefan-Boltzmann)定律 黑體的總放射能力（ET）與它本身絕對(duì)溫度（T）的四次方成正比。即：ET T 4式中5.6710-8W.m-2.K-4為斯蒂芬波爾茲曼常數(shù)?？捎?jì)算出黑體在T時(shí)的輻射強(qiáng)度，也可由黑體的輻射強(qiáng)度求得其表面溫度。物體溫度愈高，其放射能力愈強(qiáng)。 第15頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五mC/T 或 m T=C 如果波長(zhǎng)以nm為單位，則常數(shù)C2896nm K,于是(3-6)式為： 維恩(Wien)位移定律 絕對(duì)黑體的放射能力最大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)(m) 與其本

7、身的絕對(duì)溫度(T)成反比。即：mT2896nmK 第16頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五二、太陽(yáng)輻射（一）太陽(yáng)輻射光譜和太陽(yáng)常數(shù)1、太陽(yáng)輻射光譜：太陽(yáng)輻射中輻射能按波長(zhǎng)的分布可把太陽(yáng)輻射看作為黑體輻射，斯玻定律和維恩定律都可應(yīng)用于太陽(yáng)輻射。太陽(yáng)輻射最強(qiáng)的波長(zhǎng)為0.475m，相當(dāng)于青光。第17頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 三個(gè)光譜區(qū)： 紫外線光譜區(qū)（波長(zhǎng)小于0.4m） 可見(jiàn)光光譜區(qū)（波長(zhǎng)在0.40.76m） 紅外線光譜區(qū)（波長(zhǎng)大于0.76m）。第18頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五太陽(yáng)輻射（一）什么是輻射一、輻射的基本知

8、識(shí)二、太陽(yáng)輻射（二）物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射（三）輻射差額（四）輻射的基本定律（一）太陽(yáng)輻射光譜和太陽(yáng)常數(shù)（二）太陽(yáng)輻射在大氣中的衰減1、大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收2、大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射 3、大氣的云層和塵埃對(duì)太陽(yáng)輻射的反射（三）到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射（四）地面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射第19頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五（二）太陽(yáng)輻射在大氣中的衰減 1、大氣的吸收有選擇性 占大氣體積的99%以上的氮、氧對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收微弱，而含量不多的水氣、二氧化碳和臭氧可以吸收某些波段的太陽(yáng)輻射能。 第20頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 吸收作用 氧、臭氧、水汽和CO

9、2氣體成分強(qiáng)吸收波段弱吸收波段 使太陽(yáng)能損耗氧 h2AO 08第33頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五（四）地面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射投射到地面的輻射，并非完全被地面吸收，其中一部分被地面所反射。反射的多少，取決于地表面的性質(zhì)和狀態(tài)。陸地表面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射率為10%30%。其中深色土淺色土；粗糙土平滑土；潮濕土干燥土。雪面的反射率很大為90%；水的反射率隨太陽(yáng)高度角的增大而減??；總的來(lái)說(shuō)水面的反射率比陸面要小些。第34頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 不同性質(zhì)下墊面的反射率種類(lèi)反射率（%）種類(lèi)反射率（%）干的新雪8095棉花2022一般雪面6070甜菜

10、1825污穢雪面4050馬鈴薯1927干黑土14水稻田1722濕黑土8牧草田1525新耕地17針葉林1015冬小麥1623闊葉林1520 深色土壤小于淺色土壤。 潮濕土壤小于干燥土壤。 新雪表面大于陳雪表面。第35頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五可見(jiàn)，即使到達(dá)地面的總輻射的強(qiáng)度一樣，地表性質(zhì)不同，所真正得到的太陽(yáng)輻射仍有很大差異，這也是地表溫度分布不均勻的重要原因之一。第36頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五太陽(yáng)輻射（一）什么是輻射一、輻射的基本知識(shí)二、太陽(yáng)輻射（二）物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射（三）輻射的基本定律（一）太陽(yáng)輻射光譜和太陽(yáng)常數(shù)（二）

11、太陽(yáng)輻射在大氣中的衰減（三）到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射（四）地面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射上節(jié)課回顧第37頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五第二節(jié)地面和大氣的輻射（一）地面、大氣的輻射的概念及共性一、地面、大氣的輻射和地面有效輻射二、地面及 地-氣系統(tǒng)的輻射差額（二）地面和大氣長(zhǎng)波輻射的特點(diǎn)（三）大氣逆輻射和地面有效輻射（一）地面的輻射差額（二）大氣的輻射差額（三）地-氣系統(tǒng)的輻射差額 第38頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五（一） 地面、大氣的輻射的概念及共性宇宙中的任何物質(zhì)，只要它的溫度高于絕對(duì)零度時(shí)都能放射能量，地面吸收太陽(yáng)輻射后（45%-反射掉）轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎螅?/p>

12、使地面增溫，然后日夜不停的向外放射輻射，這就是地面輻射。大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收很少,但能強(qiáng)烈的吸收地面的輻射，大氣主要靠吸收地面輻射后升溫，它也日夜不停的向外放出輻射，叫大氣輻射。1、地面輻射：2、大氣輻射：第39頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五大氣逆輻射：由大氣到達(dá)地面的那部分長(zhǎng)波輻射。大氣輻射中向下的那一部分因?yàn)閯偤煤偷孛孑椛湎喾矗史Q大氣逆輻射。（三）大氣逆輻射和地面有效輻射1、 大氣逆輻射與大氣的保溫效應(yīng)：第40頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五月球表面沒(méi)有大氣，因而沒(méi)有大氣的保溫效應(yīng)，白天太陽(yáng)輻射的地方溫度可達(dá)127 ，夜晚則降到-183

13、。1、 大氣逆輻射與大氣的保溫效應(yīng)：（三）大氣逆輻射和地面有效輻射 大氣逆輻射使地面因放射輻射而損耗的能量得到一定的補(bǔ)償，由此可以看出大氣對(duì)地面有一種保暖的作用。大氣保溫效應(yīng)大氣逆輻射的結(jié)果：大氣對(duì)地面的保溫作用第41頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五2、地面有效輻射 地面輻射與大氣逆輻射是經(jīng)常存在的，地面放出輻射和地面吸收的大氣逆輻射之差稱為地面有效輻射。F0地面有效輻射F0 在通常情況下為正，是地面通過(guò)長(zhǎng)波輻射失去熱量F0 為負(fù)時(shí)（逆溫、潮濕），是地面通過(guò)長(zhǎng)波輻射獲得熱量Eg地面輻射地面吸收的大氣逆輻射（三）大氣逆輻射和地面有效輻射第42頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5

14、月20日，0點(diǎn)9分，星期五影響地面有效輻射因子：地面溫度、空氣溫度、空氣濕度和云量.地面溫度高有效輻射大地面失熱多空氣溫度高有效輻射小地面失熱少空氣濕度大有效輻射小地面失熱少云量大有效輻射小地面失熱少2、地面有效輻射（三）大氣逆輻射和地面有效輻射逆溫、高海拔、夜間風(fēng)大時(shí)第43頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五地面和大氣的輻射（一）地面、大氣的輻射的概念及共性一、地面、大氣的輻射和地面有效輻射二、地面及 地-氣系統(tǒng)的輻射差額（二）地面和大氣長(zhǎng)波輻射的特點(diǎn)（三）大氣逆輻射和地面有效輻射（一）地面的輻射差額（二）大氣的輻射差額（三）地-氣系統(tǒng)的輻射差額 第44頁(yè)，共192頁(yè)，2

15、022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五為正時(shí)地面有熱量積累，地面溫度將上升為負(fù)時(shí)地面有熱量虧損，地面溫度將下降為零時(shí)地溫沒(méi)有變化，處于輻射動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)（一）地面的輻射差額：地面吸收的輻射與放出的輻射之差。即 地面的輻射差額=地面得到的能量地面失去的能量地面得到的太陽(yáng)輻射能+大氣逆輻射地面輻射地面有效輻射（Q+q太陽(yáng)直接輻射和散射輻射）a為反射率a輻射差額=收入輻射支出輻射地面的輻射差額：第45頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五地面和大氣的輻射（一）地面、大氣的輻射的概念及共性一、地面、大氣的輻射和地面有效輻射二、地面及 地-氣系統(tǒng)的輻射差額（二）地面和大氣長(zhǎng)波輻射的特點(diǎn)（

16、三）大氣逆輻射和地面有效輻射（一）地面的輻射差額（二）大氣的輻射差額（三）地-氣系統(tǒng)的輻射差額 第46頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五定義：大氣得到的輻射能與大氣失去的能量之差大氣直接吸收的太陽(yáng)輻射+地面輻射大氣逆輻射+大氣輻射到宇宙空間得失整個(gè)大氣層的輻射差額為負(fù)值，也就是說(shuō)，大氣是通過(guò)輻射能量來(lái)失去熱量的。短波 長(zhǎng)波 (二)大氣的輻射差額：得失第47頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五地面和大氣的輻射（一）地面、大氣的輻射的概念及共性一、地面、大氣的輻射和地面有效輻射二、地面及 地-氣系統(tǒng)的輻射差額（二）地面和大氣長(zhǎng)波輻射的特點(diǎn)（三）大氣逆輻射和

17、地面有效輻射（一）地面的輻射差額（二）大氣的輻射差額（三）地-氣系統(tǒng)的輻射差額 第48頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五（三）地氣 系統(tǒng) 的輻射差額如果將地面和大氣看作是一個(gè)系統(tǒng)那么收入的輻射和支出的輻射之差就是地氣系統(tǒng)的輻射差額得: 地面吸收的太陽(yáng)輻射能(Q+q)(1-a) 大氣吸收的太陽(yáng)輻射qa 失： 透過(guò)大氣層地面輻射和大氣輻射射向宇宙空間 的能量F 得失：Rs= (Q+q)(1-a) +qa-F 第49頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五第三節(jié)、大氣的 增溫和 冷卻一、海陸的增溫和冷卻的差異（自學(xué)、歸納）二、空氣的增溫 和冷卻非絕熱變化： 幾種

18、基本形式絕熱變化三、大氣靜力穩(wěn)定度第50頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五第二章 大氣的熱能和溫度第三節(jié) 大氣的增溫和冷卻 反射率：陸地反射率大，地面對(duì)太陽(yáng)輻射量吸收少/水面反射率小，水面對(duì)太陽(yáng)輻射量吸收多透明率：陸面低透明率，降低地面對(duì)太陽(yáng)輻射量吸收/熱傳遞方式：?jiǎn)畏N方式，增加熱量交換/海水有充足的水源，它的蒸發(fā)量大，失熱較多，水溫不易升高。海面之上水汽較多，故氣溫不易下降。陸面正好相反 熱屬性：比熱小，變溫需要熱量值小，變溫迅速 水 比熱大，變溫需要熱量值大，變溫緩慢一、不同地面的增溫和冷卻 海陸差異結(jié)論：陸地受熱快，冷卻也快，溫度升降變化大。海洋升溫和冷卻都較慢，且

19、日較差和年較差都比陸地小。陸地是急性子，海洋是慢性子。第51頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 絕熱與非絕熱變化絕熱變化：空氣內(nèi)能變化過(guò)程中，未與外界進(jìn)行熱量交換。非絕熱變化：空氣內(nèi)能變化過(guò)程中，與外界進(jìn)行熱量交換。二、空氣的增溫與冷卻第52頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五1、氣溫的非絕熱變化（外界傳遞熱量的方式）傳導(dǎo)輻射對(duì)流湍流蒸發(fā)凝結(jié)二、空氣的增溫與冷卻第53頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五二、空氣的增熱和冷卻 (一)氣溫的非絕熱變化 1.傳導(dǎo)：就是依靠分子的熱運(yùn)動(dòng)將能量從一個(gè)分子傳遞給另一分子，從而達(dá)到熱量平衡的傳熱方

20、式 。 空氣與地面之間，空氣團(tuán)與空氣團(tuán)之間，當(dāng)有溫度差異時(shí)，就會(huì)因?yàn)閭鲗?dǎo)作用而交換熱量。2.輻射：物體之間不停地以輻射方式交換著熱量。大氣主要依靠吸收地面的長(zhǎng)波輻射而增熱，同時(shí)，地面也吸收大氣放出的長(zhǎng)波輻射，這樣它們之間就通過(guò)長(zhǎng)波輻射的方式不停地交換著熱量?？諝鈭F(tuán)之間，也可以通過(guò)長(zhǎng)波輻射而交換熱量。第54頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五3.對(duì)流：當(dāng)暖而輕的空氣上升時(shí)，周?chē)涠氐目諝獗阆陆祦?lái)補(bǔ)充，這種升降運(yùn)動(dòng)，稱為對(duì)流。通過(guò)對(duì)流、上下層空氣互相混合，熱量也就隨之得到交換。使低層的熱量傳遞到較高的層次，這是對(duì)流層中的熱量交換的重要方式。4.湍流：空氣的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)稱為湍流，

21、又稱亂流。湍流是空氣層相互之間發(fā)生摩擦或空氣流過(guò)粗糙不平的地面時(shí)產(chǎn)生的。有湍流時(shí)，相鄰空氣團(tuán)之間發(fā)生混合，熱量也就得到了交換。湍流是摩擦層中熱量交換的重要方式。 第55頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五5.蒸發(fā)(升華)和凝結(jié)(凝華)：水在蒸發(fā)(或冰在升華)時(shí)要吸收熱量；相反，水汽在凝結(jié)(或凝華)時(shí)，又會(huì)放出潛熱。如果蒸發(fā)(升華)的水汽，不是在原處凝結(jié)(凝華)，而是被帶到別處去凝結(jié)(凝華)，就會(huì)使熱量得到傳送。例如，從地面蒸發(fā)的水汽，在空中發(fā)生凝結(jié)時(shí)，就把地面的熱量傳給了空氣。因此，通過(guò)蒸發(fā)(升華)和凝結(jié)(凝華)，也能使地面和大氣之間，空氣團(tuán)與空氣團(tuán)之間發(fā)生潛熱交換。由于大

22、氣中的水汽王要集中在5公里以下的氣層中，所以這種熱量交換主要在對(duì)流層下半層起作用。第56頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五第三節(jié)大氣的 增溫和 冷卻一、海陸的增溫和冷卻的差異二、空氣的增溫和冷卻非絕熱變化： 幾種基本形式絕熱變化三、大氣靜力穩(wěn)定度第57頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五2、干絕熱過(guò)程(Adiabatic process) 在氣象學(xué)上，任一氣塊與外界之間無(wú)熱量交換，即 時(shí)的狀態(tài)變化過(guò)程，叫做絕熱過(guò)程。干絕熱過(guò)程：將升、降的氣塊內(nèi)部既沒(méi)有發(fā)生水相變化，又沒(méi)有與外界交換熱量的過(guò)程，稱作干絕熱過(guò)程。大氣的垂直運(yùn)動(dòng)過(guò)程可近似看作是絕熱的 氣溫的

23、絕熱變化第58頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五4、干絕熱直減率氣塊絕熱上升單位距離時(shí)的溫度降低值，稱絕熱垂直減溫率，簡(jiǎn)稱絕熱直減率。對(duì)于干空氣和未飽和的濕空氣來(lái)說(shuō)，則稱干絕熱直減率，以 表示，即實(shí)際工作中取 ,這就是說(shuō)，在干絕熱過(guò)程中，氣塊每上升100m，溫度約下降1。如果氣塊的起始溫度為 ，干絕熱上升 高度后，其溫度 為：第59頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 與 比較必須注意： 與 （氣溫直減率）的含義是完全不同的。 是干空氣在絕熱上升過(guò)程中氣塊本身的降溫率，它近似于常數(shù)；而 是表示周?chē)髿獾臏囟入S高度的分布情況?？梢杂胁煌瑪?shù)值，即可以大于、

24、小于或者等于 。gg第60頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五5、濕絕熱變化過(guò)程、濕絕熱直減率飽和濕空氣的上升過(guò)程中，與外界沒(méi)有熱量交換，該過(guò)程稱為濕絕熱過(guò)程。 (Wet adiabatic process)。飽和濕空氣絕熱上升的減溫率，稱為濕絕熱直減率，以 表示。當(dāng)飽和濕空氣在做絕熱上升溫度受到兩方面的影響氣團(tuán)中的干空氣上升體積膨脹降溫，也是每上升100m 溫度降低1 C。 水汽既已是飽和的，它會(huì)因?yàn)樯仙鋮s而發(fā)生凝結(jié)，凝結(jié)就要放熱，所以放出的熱量加熱氣塊又使溫度有所回升。 所以可以推論，因?yàn)橛心Y(jié)放出熱量的補(bǔ)給，降溫要小于d。第61頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日

25、，0點(diǎn)9分，星期五濕絕熱直減率濕絕熱直減率的表達(dá)式可寫(xiě)成當(dāng)飽和濕空氣上升時(shí)， ，則 ；下降時(shí)， ，則 所以 總小于 。第62頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五1、大氣穩(wěn)定度是指氣塊受任意方向擾動(dòng)后，返回或遠(yuǎn)離原平衡位置的趨勢(shì)和程度。若空氣受到對(duì)流沖擊力的作用，產(chǎn)生了向上或向下的運(yùn)動(dòng)，則有可能出現(xiàn)三種情況：如果空氣團(tuán)受力移動(dòng)后，逐漸減速，并有返回原來(lái)高度的趨勢(shì)，這時(shí)的氣層，對(duì)于該空氣團(tuán)而言是穩(wěn)定的(stable)如空氣團(tuán)一離開(kāi)原位就逐漸加速運(yùn)動(dòng)，并有遠(yuǎn)離起始高度的趨勢(shì)，這時(shí)的氣層，對(duì)于該空氣團(tuán)而言是不穩(wěn)定的(unstable) 如空氣團(tuán)被推到某一高度后，既不加速也不減速，這

26、時(shí)的氣層，對(duì)于該空氣團(tuán)而言是中性氣層(neutral) 三、大氣穩(wěn)定度第63頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五3、判斷大氣穩(wěn)定度的基本方法 大氣是否穩(wěn)定，通常用周?chē)諝獾臍鉁刂睖p率（ ）與上升空氣塊的干絕熱直減率（ ）或濕絕熱直減率（ ）的對(duì)比來(lái)判斷?？紤]干絕熱的情況：當(dāng)起始溫度為 的干空氣或未飽和的濕空氣塊上升高度 時(shí)，其溫度變?yōu)?,而周?chē)目諝鉁囟茸優(yōu)?。因?yàn)槠鹗紲囟认嗟?即 。則得判斷穩(wěn)定度的公式第64頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 （ ）的符號(hào)，決定了加速度a與擾動(dòng)位移的方向是否一致，即決定了大氣是否穩(wěn)定。當(dāng) ，若 ，則 ，加速度與位移方

27、向相反，層結(jié)是穩(wěn)定的；當(dāng) ，若 ，則 ，加速度與位移方向一致，層結(jié)是不穩(wěn)定的；當(dāng) ，若 ，層結(jié)是中性的。第65頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五同理，飽和濕空氣作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，溫度按濕絕熱直減率（ ）遞減，有 ；而周?chē)諝獾臏囟葹?。得結(jié)論：當(dāng) 時(shí)，層結(jié)穩(wěn)定；當(dāng) 時(shí)，層結(jié)不穩(wěn)定；當(dāng) 時(shí)，層結(jié)中性第66頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五綜上所述可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論： 愈大，大氣愈不穩(wěn)定； 愈小，大氣愈穩(wěn)定。如果 很小，甚至等于0（等溫）或小于0（逆溫），將會(huì)抑制對(duì)流發(fā)展。當(dāng) 時(shí)，不論空氣是否達(dá)飽和，大氣總是處于穩(wěn)定狀態(tài)，因而稱為絕對(duì)穩(wěn)定；當(dāng) 時(shí)則相反，因

28、而稱為絕對(duì)不穩(wěn)定。當(dāng) 時(shí)，對(duì)于作垂直運(yùn)動(dòng)的飽和空氣來(lái)說(shuō)，大氣是處于不穩(wěn)定狀態(tài)的；而對(duì)于作垂直運(yùn)動(dòng)的未飽和的空氣來(lái)說(shuō)，大氣是處于穩(wěn)定狀態(tài)的。這種情況稱為條件不穩(wěn)定狀態(tài)。如果知道了某地氣層的 值，就可以利用上述判據(jù)，分析當(dāng)時(shí)的大氣穩(wěn)定度。 第67頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 在鐵塔上觀測(cè)的氣溫資料如下表所示，試計(jì)算 大氣溫直減率，并判斷該層大氣穩(wěn)定度1.5-10高度Z/m1.510氣溫t/o2524.8第68頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五第四節(jié) 大氣溫度隨時(shí)間變化地表從太陽(yáng)輻射得到大量熱量，同時(shí)又以長(zhǎng)波輻射、顯熱和潛熱的形式將部分熱量傳輸給大氣

29、，從而失去熱量。從長(zhǎng)時(shí)間平均來(lái)看，熱量得失相當(dāng)，所以地面平均溫度保持不變。但在某一段時(shí)間里，熱量收入可能比支出得多，地面因有熱量累積而升溫；而當(dāng)熱量支出大于收入時(shí)，地面將出現(xiàn)降溫過(guò)程。地面溫度的變化會(huì)通過(guò)非絕熱過(guò)程傳遞給大氣，大氣溫度也會(huì)相應(yīng)變化。由于在熱量收支平衡中，太陽(yáng)輻射處于主導(dǎo)地位，因此，隨著日夜、冬夏的交替，地面溫度、氣溫也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的日變化和年變化，這是周期性變化。氣溫還會(huì)因大氣的運(yùn)動(dòng)而有非周期變化。第69頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 1. 氣溫的周期性變化1、氣溫的日變化由于地球自轉(zhuǎn)，太陽(yáng)輻射、輻射差額都有一個(gè)日變化的周期。這種周期性的變化又造成氣溫在

30、一日中有升有降的循環(huán)氣溫日較差：一天中氣溫的最高值與最低值之差，稱之氣溫日較差近地層氣溫日變化的特征是： 1）在一日內(nèi)有一個(gè)最高值，一般出現(xiàn)在14時(shí)左右；一個(gè)最低值，一般出現(xiàn)在日出前后太陽(yáng)輻射地面溫度大氣（溫度） 短波長(zhǎng)波最大值12點(diǎn)13點(diǎn)14-15點(diǎn)原因太陽(yáng)高度角最大12點(diǎn)之后地面熱量仍然得大于失，溫度還要上升一段時(shí)間大氣接收地面輻射需要一個(gè)過(guò)程而不是瞬間第70頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五第三節(jié)大氣的 增溫和 冷卻一、海陸的增溫和冷卻的差異二、空氣的增溫和冷卻非絕熱變化： 幾種基本形式絕熱變化三、大氣靜力穩(wěn)定度第71頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分

31、，星期五2、干絕熱過(guò)程(Adiabatic process) 在氣象學(xué)上，任一氣塊與外界之間無(wú)熱量交換，即 時(shí)的狀態(tài)變化過(guò)程，叫做絕熱過(guò)程。干絕熱過(guò)程：將升、降的氣塊內(nèi)部既沒(méi)有發(fā)生水相變化，又沒(méi)有與外界交換熱量的過(guò)程，稱作干絕熱過(guò)程。大氣的垂直運(yùn)動(dòng)過(guò)程可近似看作是絕熱的 氣溫的絕熱變化第72頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五4、干絕熱直減率氣塊絕熱上升單位距離時(shí)的溫度降低值，稱絕熱垂直減溫率，簡(jiǎn)稱絕熱直減率。對(duì)于干空氣和未飽和的濕空氣來(lái)說(shuō)，則稱干絕熱直減率，以 表示，即實(shí)際工作中取 ,這就是說(shuō)，在干絕熱過(guò)程中，氣塊每上升100m，溫度約下降1。如果氣塊的起始溫度為 ，干絕

32、熱上升 高度后，其溫度 為：第73頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 與 比較必須注意： 與 （氣溫直減率）的含義是完全不同的。 是干空氣在絕熱上升過(guò)程中氣塊本身的降溫率，它近似于常數(shù)；而 是表示周?chē)髿獾臏囟入S高度的分布情況。可以有不同數(shù)值，即可以大于、小于或者等于 。gg第74頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五5、濕絕熱變化過(guò)程、濕絕熱直減率飽和濕空氣的上升過(guò)程中，與外界沒(méi)有熱量交換，該過(guò)程稱為濕絕熱過(guò)程。 (Wet adiabatic process)。飽和濕空氣絕熱上升的減溫率，稱為濕絕熱直減率，以 表示。當(dāng)飽和濕空氣在做絕熱上升溫度受到兩方

33、面的影響氣團(tuán)中的干空氣上升體積膨脹降溫，也是每上升100m 溫度降低1 C。 水汽既已是飽和的，它會(huì)因?yàn)樯仙鋮s而發(fā)生凝結(jié)，凝結(jié)就要放熱，所以放出的熱量加熱氣塊又使溫度有所回升。 所以可以推論，因?yàn)橛心Y(jié)放出熱量的補(bǔ)給，降溫要小于d。第75頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五濕絕熱直減率濕絕熱直減率的表達(dá)式可寫(xiě)成當(dāng)飽和濕空氣上升時(shí)， ，則 ；下降時(shí)， ，則 所以 總小于 。第76頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五1、大氣穩(wěn)定度是指氣塊受任意方向擾動(dòng)后，返回或遠(yuǎn)離原平衡位置的趨勢(shì)和程度。若空氣受到對(duì)流沖擊力的作用，產(chǎn)生了向上或向下的運(yùn)動(dòng)，則有可能出現(xiàn)三種

34、情況：如果空氣團(tuán)受力移動(dòng)后，逐漸減速，并有返回原來(lái)高度的趨勢(shì)，這時(shí)的氣層，對(duì)于該空氣團(tuán)而言是穩(wěn)定的(stable)如空氣團(tuán)一離開(kāi)原位就逐漸加速運(yùn)動(dòng)，并有遠(yuǎn)離起始高度的趨勢(shì)，這時(shí)的氣層，對(duì)于該空氣團(tuán)而言是不穩(wěn)定的(unstable) 如空氣團(tuán)被推到某一高度后，既不加速也不減速，這時(shí)的氣層，對(duì)于該空氣團(tuán)而言是中性氣層(neutral) 三、大氣穩(wěn)定度第77頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五3、判斷大氣穩(wěn)定度的基本方法 大氣是否穩(wěn)定，通常用周?chē)諝獾臍鉁刂睖p率（ ）與上升空氣塊的干絕熱直減率（ ）或濕絕熱直減率（ ）的對(duì)比來(lái)判斷?？紤]干絕熱的情況：當(dāng)起始溫度為 的干空氣或未飽和

35、的濕空氣塊上升高度 時(shí)，其溫度變?yōu)?,而周?chē)目諝鉁囟茸優(yōu)?。因?yàn)槠鹗紲囟认嗟?即 。則得判斷穩(wěn)定度的公式第78頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 （ ）的符號(hào)，決定了加速度a與擾動(dòng)位移的方向是否一致，即決定了大氣是否穩(wěn)定。當(dāng) ，若 ，則 ，加速度與位移方向相反，層結(jié)是穩(wěn)定的；當(dāng) ，若 ，則 ，加速度與位移方向一致，層結(jié)是不穩(wěn)定的；當(dāng) ，若 ，層結(jié)是中性的。第79頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五同理，飽和濕空氣作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，溫度按濕絕熱直減率（ ）遞減，有 ；而周?chē)諝獾臏囟葹?。得結(jié)論：當(dāng) 時(shí)，層結(jié)穩(wěn)定；當(dāng) 時(shí)，層結(jié)不穩(wěn)定；當(dāng) 時(shí)，層結(jié)中性第80

36、頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五綜上所述可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論： 愈大，大氣愈不穩(wěn)定； 愈小，大氣愈穩(wěn)定。如果 很小，甚至等于0（等溫）或小于0（逆溫），將會(huì)抑制對(duì)流發(fā)展。當(dāng) 時(shí)，不論空氣是否達(dá)飽和，大氣總是處于穩(wěn)定狀態(tài)，因而稱為絕對(duì)穩(wěn)定；當(dāng) 時(shí)則相反，因而稱為絕對(duì)不穩(wěn)定。當(dāng) 時(shí)，對(duì)于作垂直運(yùn)動(dòng)的飽和空氣來(lái)說(shuō)，大氣是處于不穩(wěn)定狀態(tài)的；而對(duì)于作垂直運(yùn)動(dòng)的未飽和的空氣來(lái)說(shuō)，大氣是處于穩(wěn)定狀態(tài)的。這種情況稱為條件不穩(wěn)定狀態(tài)。如果知道了某地氣層的 值，就可以利用上述判據(jù)，分析當(dāng)時(shí)的大氣穩(wěn)定度。 第81頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 在鐵塔上觀測(cè)的氣溫資料

37、如下表所示，試計(jì)算 大氣溫直減率，并判斷該層大氣穩(wěn)定度1.5-10高度Z/m1.510氣溫t/o2524.8第82頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五第四節(jié) 大氣溫度隨時(shí)間變化地表從太陽(yáng)輻射得到大量熱量，同時(shí)又以長(zhǎng)波輻射、顯熱和潛熱的形式將部分熱量傳輸給大氣，從而失去熱量。從長(zhǎng)時(shí)間平均來(lái)看，熱量得失相當(dāng)，所以地面平均溫度保持不變。但在某一段時(shí)間里，熱量收入可能比支出得多，地面因有熱量累積而升溫；而當(dāng)熱量支出大于收入時(shí)，地面將出現(xiàn)降溫過(guò)程。地面溫度的變化會(huì)通過(guò)非絕熱過(guò)程傳遞給大氣，大氣溫度也會(huì)相應(yīng)變化。由于在熱量收支平衡中，太陽(yáng)輻射處于主導(dǎo)地位，因此，隨著日夜、冬夏的交替，地

38、面溫度、氣溫也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的日變化和年變化，這是周期性變化。氣溫還會(huì)因大氣的運(yùn)動(dòng)而有非周期變化。第83頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 1. 氣溫的周期性變化1、氣溫的日變化由于地球自轉(zhuǎn)，太陽(yáng)輻射、輻射差額都有一個(gè)日變化的周期。這種周期性的變化又造成氣溫在一日中有升有降的循環(huán)氣溫日較差：一天中氣溫的最高值與最低值之差，稱之氣溫日較差近地層氣溫日變化的特征是： 1）在一日內(nèi)有一個(gè)最高值，一般出現(xiàn)在14時(shí)左右；一個(gè)最低值，一般出現(xiàn)在日出前后太陽(yáng)輻射地面溫度大氣（溫度） 短波長(zhǎng)波最大值12點(diǎn)13點(diǎn)14-15點(diǎn)原因太陽(yáng)高度角最大12點(diǎn)之后地面熱量仍然得大于失，溫度還要上升一段時(shí)間

39、大氣接收地面輻射需要一個(gè)過(guò)程而不是瞬間第84頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五第三章 大氣中的水分第一節(jié) 蒸發(fā)和凝結(jié)一、水相變化 二、飽和水汽三、影響蒸發(fā)的因素四、濕度的時(shí)間變化和分布五、大氣中水汽凝結(jié)的條件一、地面的水汽凝結(jié)物 二、近地面層空氣中的凝結(jié) 三、云一、降水的種類(lèi)二、降水的形成三、降水的分布第三節(jié) 降水第二節(jié) 地表面和大氣中的凝結(jié)現(xiàn)象第85頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五2、水相變化的物理過(guò)程 從分子運(yùn)動(dòng)論看：水相變化是水的各相之間分子交換的過(guò)程水汽濃度不大，單位時(shí)間內(nèi)跑出水面的水分子比落回水中的水汽分子多，系統(tǒng)中的水就有一部分變成了水

40、汽，這就是蒸發(fā)過(guò)程，反之，如果單位時(shí)間內(nèi)落回水中的水汽分子比跑出水面的水分子多，系統(tǒng)中的水汽有一部分變成了水，就稱為凝結(jié)過(guò)程。與此相似，可定義凍結(jié)過(guò)程與融解過(guò)程，凝華過(guò)程與升華過(guò)程。第86頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 在同一時(shí)間內(nèi)，跑出水面的水分子與落回水中的水汽分子恰好相等，系統(tǒng)內(nèi)的水量和水汽分子含量都不再改變，即水和水汽之間達(dá)到了兩相平衡，這種平衡叫做動(dòng)態(tài)平衡 動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的水汽稱為飽和水汽，當(dāng)時(shí)的水汽壓稱為飽和水汽壓。第87頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五3、水相變化的判據(jù) 假設(shè)N 為單位時(shí)間內(nèi)跑出水面的水分子數(shù)，n 為單位時(shí)間內(nèi)落回水中

41、的水汽分子數(shù)，則得到水和水汽兩相變化和平衡的分子物理學(xué)判據(jù)，即：Nn 蒸發(fā)（未飽和）N=n 動(dòng)態(tài)平衡（飽和）Nn 凝結(jié)（過(guò)飽和）Ee 蒸發(fā)E=e 動(dòng)態(tài)平衡Ee 凝結(jié)第88頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五根據(jù)大量經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制水的三種狀態(tài)分別存在于不同的溫度和壓強(qiáng)下水只存在于0以上的區(qū)域，冰只存在于0以下的區(qū)域，水汽雖然可存在0以上及以下的區(qū)域，但其壓強(qiáng)卻被限制在一定值域內(nèi)三個(gè)區(qū)域水汽、水、冰三相共存點(diǎn)（A）純水（平水面）的位相平衡圖第89頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 表示水與水汽處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)水面飽和水汽壓與溫度的關(guān)系。 蒸發(fā)線（OA）線上K

42、點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度和水汽壓是水汽臨界溫度和臨界壓力，高于臨界溫度時(shí)就只能有氣態(tài)存在了，因此蒸發(fā)線在K 點(diǎn)中斷。 第90頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五表示冰與水汽平衡時(shí)冰面上飽和水汽壓與溫度的關(guān)系。升華線（OB）第91頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五二、飽和水汽壓2、飽和水汽與蒸發(fā)面性質(zhì)的關(guān)系1）冰面和過(guò)冷卻水面的飽和水汽壓過(guò)冷卻水： 通常，水溫在0時(shí)開(kāi)始結(jié)冰，但是試驗(yàn)和對(duì)云霧的直接觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，有時(shí)水在0以下，甚至在-20-30以下仍不結(jié)冰，處于這種狀態(tài)的水稱過(guò)冷卻水。過(guò)冷卻水與同溫度下的冰面比較，飽和水汽壓并不一樣。冰面和過(guò)冷水面的飽和水汽壓仍與溫度

43、成指數(shù)關(guān)系(OB、OB)冰面表面的飽和水汽壓小于同溫度下的過(guò)冷水面的飽和水汽壓E過(guò)冷卻水E冰 二者在不同溫度下的差值（表）第92頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 在云中，冰晶和過(guò)冷卻水共存的情況是很普遍的，如果當(dāng)時(shí)的實(shí)際水汽壓介于兩者飽和水汽壓之間，就會(huì)產(chǎn)生冰水之間的水汽轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。水滴會(huì)因不斷蒸發(fā)而縮小，冰晶會(huì)因不斷凝華而增大。這就是“冰晶效應(yīng)”，該效應(yīng)對(duì)降水的形成具有重要意義。冰晶效應(yīng)第93頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 五、水汽凝結(jié)的條件 大氣中水汽凝結(jié)或凝華的一般條件是：一是有凝結(jié)核或凝華核的存在。二是大氣中水汽要達(dá)到飽和或過(guò)飽和狀態(tài)。第

44、94頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 第二節(jié) 地表面和大氣中的凝結(jié)現(xiàn)象一、地面的主要凝結(jié)現(xiàn)象露、霜、霧凇、雨凇 1、露(dew)和霜(frost) 輻射冷卻0TTd傍晚/夜間水汽小水滴(露)貼地層空氣中的水汽在地面發(fā)生凝結(jié)而形成的小水滴第95頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 霧是懸浮于近地面空氣中的大量水滴或冰晶，使水平能見(jiàn)度小于1km的物理現(xiàn)象。如果能見(jiàn)度在110km范圍內(nèi)，則稱為輕霧。 二、近地面層空氣中的凝結(jié)霧 第96頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 近地面空氣中水汽充沛；有使水汽發(fā)生凝結(jié)的冷卻過(guò)程；凝結(jié)核的存在。1

45、、形成霧的基本條件第97頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 根據(jù)霧形成的天氣條件，可分為氣團(tuán)霧及鋒面霧兩類(lèi)。氣團(tuán)霧在氣團(tuán)內(nèi)形成，鋒面霧是鋒面活動(dòng)的產(chǎn)物。根據(jù)氣團(tuán)霧的形成條件，又可分為冷卻霧、蒸發(fā)霧及混合霧三種。根據(jù)冷卻過(guò)程的不同，冷卻霧又分為輻射霧、平流霧及上坡霧等。其中又以輻射霧和平流霧最常見(jiàn)。 2、 霧的種類(lèi)第98頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 輻射霧是由地面輻射冷卻使貼地氣層變冷而形成的。有利于形成輻射霧的條件是：（1）輻射霧空氣中有充足的水汽；天氣晴朗少云；風(fēng)力微弱（13m/s）；大氣層結(jié)穩(wěn)定。 “早晨地罩霧，盡管曬稻谷”、“十霧九晴”說(shuō)

46、的就是輻射霧第99頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五第100頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五第101頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五一、氣壓及其單位第一節(jié) 氣壓隨高度和時(shí)間的變化氣壓指大氣的壓強(qiáng)即靜止大氣中任意高度上的氣壓值等于其單位面積上所承受的大氣柱的重量單位截面大氣上界第三章大氣的運(yùn)動(dòng)第102頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五現(xiàn)行氣壓?jiǎn)挝? 百帕，HPa1Pa =1N/m 曾用氣壓?jiǎn)挝? 毫巴（mba）；汞高（mmHg）1mb =1HPa 1mmHg =1.333HPa 第103頁(yè)，共192頁(yè)，2

47、022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五當(dāng)選定溫度為0，緯度為45的海平面作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，海平面氣壓為1013.25hPa，相當(dāng)于760mm 的水銀柱高度，稱此為1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓第104頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五二、氣壓隨高度的變化任何地方的氣壓值總是隨著海拔高度的增高而遞減。 大氣柱厚度隨海拔升高而變小大氣柱密度隨海拔升高而變小據(jù)實(shí)測(cè)，近地層中高度每升100m，氣壓平均下降12.7HPa確定空氣密度大小與氣壓隨高度變化的定量關(guān)系，一般是應(yīng)用靜力學(xué)方程和壓高方程第105頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五氣壓隨高度的變化單位截面大氣上界

48、P1P2Gz2z1 P2P1 PG gV g（z2z1） gz 取z0 大氣靜力學(xué)方程 dPgdz方程氣壓隨高度遞減的快慢取決于空氣密度（）和重力加速度（g）的變化。重力加速度（g）隨高度的變化量一般很小，因而氣壓隨高度遞減的快慢主要決定于空氣的密度。 大氣靜力學(xué)方程氣壓隨高度變化的定量關(guān)系第106頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五將大氣狀態(tài)方程 代入上式鉛直氣壓梯度或單位高度氣壓差，表示每升高1個(gè)單位高度所降低的氣壓值。100m100m第107頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五將 Rd , g 值代入，并將 T 換成攝氏溫標(biāo) t ，可得：實(shí)際工作中

49、使用氣壓高度差（h），表示鉛直氣柱中氣壓每改變一個(gè)單位所對(duì)應(yīng)的高度變化值，等于鉛直氣壓梯度的倒數(shù)。1HPa1HPa100m100m鉛直氣壓梯度單位高度氣壓差氣壓高度差dzdP=h第108頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五相同氣壓條件下，氣柱的溫度愈高，密度愈小，氣壓隨高度遞減得愈緩慢，單位氣壓高度差愈大；反之，氣柱溫度愈低，單位氣壓高度差愈小同壓下，單位氣壓高度差與溫度成正比。第109頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五相同氣溫條件下，氣壓值愈大的地方，空氣密度愈大，氣壓隨高度遞減得愈快，單位氣壓高度差愈小；反之，氣壓愈低的地方單位氣壓高度差愈大。 同

50、溫下，單位氣壓高度差與氣壓成反比。第110頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五通常，大氣總處于靜力平衡狀態(tài)，當(dāng)氣壓不太厚和要求精度不太高時(shí)，可以粗略估算大氣與高度間的定量關(guān)系，或者用于將地面氣壓訂正為海平面氣壓。如果研究的氣層高度變化范圍很大，氣柱中上下層溫度、密度變化顯著，該式難以直接應(yīng)用，需采用適合于較大范圍氣壓隨高度變化的關(guān)系式，即壓高方程。第111頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五某氣象站海拔高度是40m，本站氣壓為1000hpa，氣溫為0，計(jì)算h值和海平面氣壓h8m/hpa，即高度每升高8m，第112頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0

51、點(diǎn)9分，星期五2）氣壓隨時(shí)間變化的原因空氣柱質(zhì)量的變化主要是由熱力和動(dòng)力因子引起。熱力因子：溫度升降引起的空氣體積的膨脹或收縮，從而使空氣的密度發(fā)生變化。動(dòng)力因子：大氣運(yùn)動(dòng)所引起的氣柱質(zhì)量變化1、水平氣流的輻合和輻散。2、不同密度氣團(tuán)的移動(dòng)冷、暖平流空氣的垂直運(yùn)動(dòng)：3、氣柱內(nèi)某高度上密度變化第113頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五2、氣壓隨時(shí)間變化的原因1）水平氣流的輻合和輻散 由于空氣水平運(yùn)動(dòng)的結(jié)果而導(dǎo)致某一區(qū)域內(nèi)空氣質(zhì)量逐漸聚集起來(lái)（流散開(kāi)來(lái)）的現(xiàn)象。輻合氣壓升高；第114頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五2、氣壓隨時(shí)間變化的原因2）不同密度氣

52、團(tuán)的移動(dòng)冷、暖平流不同性質(zhì)的氣團(tuán)，密度往往不同。如果移到某地的氣團(tuán)比原來(lái)氣團(tuán)密度大，則該地上空氣柱中質(zhì)量會(huì)增多，氣壓隨之升高。反之該地氣壓就要降低。 冷平流氣壓升高； 暖平流氣壓降低。第115頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五2、氣壓隨時(shí)間變化的原因3）空氣的垂直運(yùn)動(dòng)：氣柱內(nèi)某高度上密度變化不變升高降低第116頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五地面氣壓的年變化 大陸夏季出現(xiàn)最低值，冬季出現(xiàn)最高值。海洋夏季出現(xiàn)最高值，冬季出現(xiàn)最低值。氣壓年較差小于同緯度大陸。 高山區(qū)夏季出現(xiàn)最高值，冬季出現(xiàn)最低值。 第117頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)

53、9分，星期五第二節(jié)氣壓場(chǎng) 氣壓的空間分布稱為氣壓場(chǎng)。一、氣壓場(chǎng)的表示方法(一) 等壓線和等壓面 氣壓的水平分布形勢(shì)通常用等壓線或等壓面來(lái)表示。表示水平面氣壓場(chǎng)的情況通常是用等壓線。氣壓相等的各點(diǎn)的連線，稱為等壓線。等壓線按一定氣壓間隔（如2.5hPa或5hPa）繪出，構(gòu)成一張氣壓水平分布圖。若繪制的是海平面的等壓線，就是一張海平面氣壓分布圖。第118頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五（一）溫壓場(chǎng)對(duì)稱系統(tǒng) 由于溫壓場(chǎng)配置重合，所以該系統(tǒng)中水平面上等溫線與等壓線是基本平行的。系統(tǒng)中包括：暖性高壓 冷性低壓 暖性低壓 冷性高壓第119頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)

54、9分，星期五三、氣壓場(chǎng)的空間結(jié)構(gòu)什么是單位氣壓高度差？復(fù)習(xí)：第120頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五單位氣壓高度差氣壓每改變1hpa所需要上升或下降的高度單位：m/hpadzdP=h同壓下，單位氣壓高度差與溫度成正比。第121頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五1、暖性高壓 高壓中心區(qū)為暖區(qū)，四周為冷區(qū)，等壓線和等溫線基本平行，暖中心與高壓中心基本重合。N G平面圖上的暖高壓 單位氣壓高度差（h）與溫度（T）成正比； 溫度愈高，等壓面間的間距愈大， 暖高壓因中心部位溫度高于四周，其高層等壓面較低層向上凸得多，而且愈向高空伸展，向上凸出得愈多。 暖高壓

55、不僅伸展的高度很高，而且還隨高度增高而加強(qiáng)。剖面圖上的暖高壓高暖冷冷h1h2h2第122頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五2、冷性低壓 低壓中心區(qū)為冷區(qū)，四周為暖區(qū)，等壓線和等溫線基本平行，冷中心與低壓中心基本重合。L D平面圖上的冷低壓 單位氣壓高度差（h）與溫度（T）成正比； 溫度愈低，等壓面間的間距愈小， 冷低壓因中心部位溫度低于四周，其高層等壓面較低層向下凹得多，而且愈向高空伸展，向下凹陷得愈多。 冷低壓不僅伸展的高度很高，而且還隨高度增高而加強(qiáng)。剖面圖上的冷低壓低冷暖暖h1h1h2第123頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五1、暖性低壓 低壓

56、中心區(qū)為暖區(qū)，四周為冷區(qū)，等壓線和等溫線基本平行，暖中心與低壓中心基本重合。N D平面圖上的暖低壓 （低空） 單位氣壓高度差（h）與溫度（T）成正比； 溫度愈高，等壓面間的間距愈大， 暖低壓因中心部位溫度高于四周，等壓面凹陷程度隨高度升高而逐漸減小，最后趨于消失。 若溫壓場(chǎng)結(jié)構(gòu)不變，隨高度繼續(xù)增加，暖低壓就會(huì)變成暖高壓系統(tǒng)。剖面圖上的暖低壓低冷冷暖h1h1h2第124頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五2、冷性高壓 高壓中心區(qū)為冷區(qū)，四周為暖區(qū)，等壓線和等溫線基本平行，冷中心與高壓中心基本重合。L G平面圖上的冷高壓 （低空） 單位氣壓高度差（h）與溫度（T）成正比； 溫度

57、愈低，等壓面間的間距愈小， 冷低壓因中心部位溫度低于四周，等壓面凸起程度隨高度升高而逐漸減小，最后趨于消失。 若溫壓場(chǎng)結(jié)構(gòu)不變，隨高度繼續(xù)增加，冷高壓就會(huì)變成冷低壓系統(tǒng)。剖面圖上的冷高壓h1h1h2高冷暖暖第125頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五由上可見(jiàn)，地面上的暖高壓和冷低壓都隨高度增高而加強(qiáng)，一直伸展到500hpa等壓面高度上仍然維持閉合等高線，這類(lèi)系統(tǒng)稱為深厚系統(tǒng)。如西太平洋副熱帶高壓，就是暖高壓；我國(guó)東北的冷渦，就是冷低壓。地面的暖低壓和冷高壓都隨高度增高而減弱，到某一高度后就消失了。它們只存在于低空，稱為淺薄系統(tǒng)。如西伯利亞冷高壓；第126頁(yè)，共192頁(yè)，20

58、22年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五（三）溫壓場(chǎng)不對(duì)稱系統(tǒng)指地面的高、低壓系統(tǒng)中心同溫度場(chǎng)冷暖中心配置不相重合的系統(tǒng)。這種氣壓系統(tǒng)，中心軸線（同一氣壓系統(tǒng)在各高度上的系統(tǒng)中心的連線）不是鉛直的，而發(fā)生偏斜。第127頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五二、影響大氣環(huán)流的因素 1、太陽(yáng)輻射的作用2、地球自轉(zhuǎn)的作用3、地表性質(zhì)的作用（海陸分布、地形）4、地面摩擦的作用最基本的因子第128頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五第三節(jié) 大氣的水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)第129頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五空氣無(wú)時(shí)無(wú)刻不在運(yùn)動(dòng)著。它的運(yùn)動(dòng)可分為水平運(yùn)

59、動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)兩個(gè)分量。垂直運(yùn)動(dòng)與出現(xiàn)在廣闊區(qū)域并能持續(xù)幾天以致幾十天之久的水平運(yùn)動(dòng)相比，一般是很不顯著的。大氣相對(duì)于地面的水平運(yùn)動(dòng)通常稱為風(fēng)。它對(duì)于大氣中水分、熱量的傳輸和天氣、氣候的形成、演變起著重要作用。第130頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五空氣的運(yùn)動(dòng)是在力的作用下產(chǎn)生的。作用于空氣的力有：重力（g）由于氣壓分布不均而產(chǎn)生的氣壓梯度力（G）由于地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的地轉(zhuǎn)偏向力（A）由于空氣層之間、空氣與地面之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的摩擦力（R）由于空氣作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性離心力（C）這些力在水平分量之間的不同組合，構(gòu)成了不同形式的大氣水平運(yùn)動(dòng)。第131頁(yè)，共192頁(yè)，2

60、022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 （一）氣壓梯度力氣壓梯度是一個(gè)向量：方向：垂直于等壓面，由高壓指向低壓大?。簽檫@個(gè)方向上單位距離內(nèi)氣壓的改變量 GN=P/N GN氣壓梯度， P兩等壓面間的氣壓差， N兩等壓面間的垂直距離 由于N是從高壓指向低壓，沿著N為正的方向上，氣壓總是降低的，因此P恒為負(fù)值，但氣壓梯度取正值，所以P/N前加一負(fù)號(hào)。第132頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分，星期五 氣壓梯度（GN= P/N） 可以分解為 水平氣壓梯度( P/n）和 垂直氣壓梯度( P/Z）兩個(gè)分量。 P3 P2 P1GN垂直水平第133頁(yè)，共192頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)9分